 |
Аппаратурное оформление процесса экстракции жидкость-жидкость.
|
|
|
|
Экстракторы прерывного действия
Процесс экстрагирования в Батарее перфораторов осуществляют пропусканием «лёгкой» жидкости в виде капель через стабильный слой «тяжёлой». Обычно используют батарею, состоящую из трёх экстракторов (1), расположенных каскадно. В нижней части каждого экстрактора установлен перфорированный грибок (2), необходимый для подачи лёгкой фазы в виде капель для увеличения межфазной поверхности. Применяют экстракторы удлинённой формы, разделённые перфорированными перегородками (3) на несколько секций для дробления лёгкой фазы. Из мерника (4) в экстракторы заливают жидкость (или вытяжку) с большей плотностью («тяжёлую»), а из мерника (5) подают жидкость с меньшей плотностью «лёгкую». Благодаря гидростатическому давлению «лёгкая» жидкость поступает в экстрактор снизу и в виде капель проходит через слой «тяжёлой» жидкости, накапливаясь в верхней части экстрактора, из которого через штуцер (6) поступает последовательно в следующие два экстрактора. Благодаря удлинённой форме экстракторов увеличивается время контакта фаз и создаётся требуемая разность концентраций, что способствует, например, переходу оснований алкалоидов из водной вытяжки в органический экстрагент. Отработанную водную вытяжку собирают в сборник (7), а раствор в органическом экстрагенте сливают в сборник (8). Таким образом, батарея перфораторов — установка каскадного типа, где процесс экстракции жидкость-жидкость протекает плавно, без образования эмульсии на границе раздела фаз. Батарею перфораторов обычно используют в серийном производстве с оборудованием совмещённой схемы для производства аналогичных по технологии фитопрепаратов.
|
|
|
Экстракторы непрерывного действия
Аппарат представляет горизонтальный цилиндр (1) с боковыми крышками (2) на фланцах. Каждая крышка имеет по два штуцера для ввода и вывода «тяжёлой» и «лёткой» жидкостей. По центру аппарата проходит вал (3), на котором укреплены насадки — набор перфорированных цилиндров (4) с уменьшающимся диаметром, в количестве, зависящем от необходимой поверхности фаз. Между концами вращающейся насадки и крышками расположены отстойные камеры с перфорированными перегородками (5) для успокоения (расслоения) жидкостей. В рабочем состоянии нижняя часть аппарата до середины заполнена «тяжёлой» жидкостью (дихлорэтаном, хлороформом или др.), подаваемой через штуцер (6). «Лёгкая» фаза (вода) движется противотоком по верхней части аппарата, подаётся через штуцер (8). Потоки движутся под действием напора входящих жидкостей. Скорость движения жидкостей по аппарату зависит от скорости их подачи. При регулировании можно достичь желаемой степени извлечения. Жидкость, лучше смачивающая насадку, вносится в другую фазу в виде плёнки на поверхности насадки и в виде плёнки, заполняющей отверстия перфорации. При вращении насадки происходит многократное и непрерывное обновление плёнки, что благоприятно влияет на массопередачу. Через штуцеры 7 и 9 «тяжёлая» и «лёгкая» фазы выводятся из аппарата.
Эффективность перфорированных цилиндров в 6 раз выше, чем гладких.
Производство ликвиритона.
Ликвиритон — новогаленовый препарат, содержащий смесь флавоновых гликозидов солодки.
Сырьё — корень солодки, или лакричника
Химический состав. В солодковом корне содержатся сапонины (глицирризин), которых должно быть не менее 6% от воздушно-сухой массы, флавоноиды (не менее 5,3%), пектиновые вещества, углеводы и крахмал. Флавоноиды впервые выделены из солодкового корня японскими учёными. Отечественными исследователями методом хроматографии в корне солодки определено приблизительно 27 флавоноидов, 6 из них выделено в чистом виде.
|
|
|
Применение. Ликвиритон — противовоспалительное, спазмолитическое и антацидное средство, применяют при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастрите.
Технология состоит из следующих стадий.
1.Измельчение сырья. Высушенные корни солодки измельчают до 1-2 мм.
2.Экстрагирование. В качестве экстрагента используют 95% спирт- ректификат. Экстрагирование осуществляют методом ступенчатой мацерации (четырёхкратная экстракция при настаивании 12 ч). Лучшим экстрагентом служит 70% этиловый спирт, но он экстрагирует большее количество балластных веществ.
3. Вакуум-выпарка. Спиртовую вытяжку упаривают в вакууме до получения сухого остатка.
4. Обработка горячей водой. Кубовый остаток обрабатывают несколько раз горячей водой для извлечения флавоноидов.
5. Хроматографическая адсорбция. Для очистки и разделения флавоноидов используют метод колоночной хроматографии на гранулированном полиамидном сорбенте, относящемся, как активированный уголь, к неполярным сорбентам. Полиамид наиболее удобен для разделения флавоноидов, обладает большой сорбционной ёмкостью, высокой разделительной способностью и химической инертностью. Флавоноиды из водной вытяжки адсорбируются на полиамиде, а балластные вещества (аминокислоты, углеводы и минеральные соли) проходят через сорбент и из водного раствора практически не адсорбируются.
6. Разделение флавоноидов. Сорбент сначала промывают водой для удаления полярных веществ. Десорбцию флавоноидов осуществляют 20% этиловым спиртом, имеющим более низкю полярность, чем вода, и избирательно элюирующим флавоноиды.
7. вакуум-выпарка, сушка, измельчение. Элюат упаривают в вакууме (600-650 мм.рт.ст.) при 70-80 °С до сухого состояния. Остаток измельчают.
64.Принцип подбора растворителей и элюентов при проведении колоночной распределительной хроматографии. Элюотропные ряды.
Разделение алкалоидов методом колоночной распределительной хроматографии
Этот метод разделения алкалоидов основан на первоначальной молекулярной адсорбции алкалоидов на тонкодисперсных адсорбентах с последующей избирательной десорбцией (элюированием) отдельных соединений растворителями, различающимися полярностью. Таким образом, различная полярность алкалоидов позволяет использовать метод избирательного элюирования при их разделении.
|
|
|
Колоночная распределительная хроматография — физико-химический метод разделения смесей веществ, находящихся в растворе, путём пропускания этого раствора через колонку, заполненную минеральными или органическими твердыми веществами с развитой поверхностью контакта. Твердое вещество называют адсорбентом, а сорбируемое из раствора вещество — адсорбатом. Процесс поглощения веществ из раствора поверхностью тонкодисперсных твёрдых адсорбентов — адсорбция, процесс возвращения вещества в жидкую фазу (вымывание, элюирование) — десорбция. Колоночная хроматография позволяет выделить из смеси компонетов, находящихся в растворе, индивидуальные вещества в неизменённом виде.
Адсорбенты
Адсорбенты подразделяют на две группы: гидрофобные (неполярные) сорбенты [например, активный, или активированный, уголь, полиамидный сорбент или капрон] и гидрофильные (полярные) сорбенты (например, оксид алюминия, силикагель, бентониты, каолин, кизельгур).
К адсорбентам предъявляют следующие требования.
-Отсутствие химического взаимодействия с поглощаемым веществом, т.е. сорбция должна быть обратимой.
-Высокая адсорбционная емкость по отношению к выделяемым веществам и незначительная поглощаемость примесей (избирательность сорбента), что способствует очистке разделяемых веществ.
-Монодисперность (желательно), т.е. чтобы сорбент состоял из близких по размеру частиц. При значительной полидисперсности адсорбента в колонке образуются каналы, что влияет на скорость фильт-рации раствора и приводит к изменению резкости границы зон поглощаемого вещества, что в свою очередь ухудшает процесс разделения веществ.
Особенности технологии и характеристика основных сорбентов
Активный (активированный) уголь — неполярный сорбент, получаемый из ископаемых или древесных углей удалением смолистых веществ и созданием разветвлённой сети пор, обладающих большой поверхностью. Активирование осуществляют прокаливанием угля до 900 *С, экстрагированием смол из его пор органическим растворителем с последующим удалением последнего прокаливанием и окислением поверхности угля и органических веществ, заполняющих поры, газообразными окислителями (кислородом, воздухом, водяным паром). Активирование угля увеличивает его адсорбционную активность в 50—60 раз. Уголь особенно хорошо адсорбирует углеводороды и их производные, пигменты и другие неполярные вещества, слабее — воду, спирт, аммиак и различные полярные вещества.
|
|
|
Оксид алюминия (А1203) — полярный сорбент, адсорбционная способность зависит от способа приготовления. Для молекулярной хроматографии применяют чистейший оксид алюминия, состоящий из частиц размером 10-30 мкм, с удельной поверхностью приблизительно 200 м:/г. Оптимальная температура для активизации равна 300 *С, нагревание осуществляют в течение 3 ч. Оксид алюминия лучше поглощает полярные вещества как из органических растворителей, так и из воды.
Силикагель — гидрофильный полярный сорбент, представляющий собой диспергированную гидратированную кремниевую кислоту. Общая формула скелета силикагеля — Si02*nH20. Силикагель получают действием минеральных кислот на концентрированные раствори силиката натрия с последующим промыванием кислоты и высушиванием при 115-130 ‘С до остаточной влажности 5-7%. Силикагель лучше сорбирует из растворов полярные вещества.
Глины — очищенные природные сорбенты класса алюмосиликатов (бентониты, каолин, кизельгур и др.). Удельная поверхность активных глин варьирует от 10 до 220 м*/г.Обычно глины представляют собой алю-мосиликаты кальция и натрия.
Растворители
Процесс адсорбции осуществляют в динамических условиях при пропускании раствора смеси веществ через колонку, заполненную сорбентом. Вследствие различной сорбируемости компонентов смеси происходит их разделение по длине колонки за счёт многократного повторения актов адсорбции и десорбции.
В колонках с сорбентами вещества распределяются по зонам. На полярных сорбентах наибольшей энергией сорбции обладают полярные соединения, наименьшей — неполярные. На неполярных адсорбентах наибольшей энергией сорбции обладают неполярные вещества, наименьшей — полярные. Кроме того, энергия адсорбции на полярном сорбенте возрастает с увеличением молекулярной массы адсорбированного вещества. Расположение веществ в колонке по зонам в зависимости от их полярности представлено на рис.
|
|
|
Очередность применения элюентов при избирательной десорбции веществ из сорбентов с разной полярностью различна.
-Колонки с полярными сорбентами последовательно промывают растворителями с постепенно увеличивающейся дссорбционной способностью, т.е. увеличивающейся полярностью. Например, сначала промывают колонку петролейным эфиром, затем бензолом, этиловым эфиром, хлороформом и т.д. При этом постепенно вытесняются вещества сначала с низкой, а затем с более высокой полярностью. Иногда для создания промежуточной полярности используют смеси растворителей.
-Для элюирования компонентов смеси из колонки с неполярным сорбентом её сначала промывают более полярным растворителем (водой, спиртом), а затем растворителями с убывающей полярностью, благодаря чему достигается постепенно вытеснение веществ и их разделение.
|
|
|
